WO2014154622A1 - Verfahren und vorrichtung zum ermitteln wenigstens einer konzentration von kohlepartikeln in einem gasstrom - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum ermitteln wenigstens einer konzentration von kohlepartikeln in einem gasstrom Download PDF

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WO2014154622A1
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concentration
microwave sensor
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carbon particles
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PCT/EP2014/055817
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Holger Hackstein
Christian Morhart
Dominikus Joachim MÜLLER
Florian Poprawa
Andreas Ziroff
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for determining at least one concentration of carbon particles in a gas stream.
  • a method and such a device can be used and the monitoring and control of a combustion process in the Burn ⁇ drying machine or used in the combustion system, for example, in internal combustion engines and Verbrennungssyste ⁇ men energy technology.
  • coal particles are burned in at least one combustion chamber.
  • the best possible homogeneity of the mass concentration of the carbon particles, which are supplied to the combustion chamber over time plays an important role.
  • the coal particles are supplied to the combustion chamber, for example by means of a gas flow, in particular an air flow, in which the carbon particles are accommodated.
  • a gas flow in particular an air flow
  • Inhomogeneities of the mass concentration in the gas stream can thereby occur due to different mechanical and flow-dynamic effects and are manifested, for example, in locally increased dust concentrations of the carbon particles within a flow tube of the gas stream.
  • Such inhomogeneities in the distribution of the mass concentration of the carbon particles in the gas stream are undesirable and should be recognized so that, for example, subsequently countermeasures can be taken to avoid such inhomogeneities.
  • a first aspect of the invention relates to a method for determining at least one concentration of carbon particles in a gas stream flowing through a channel.
  • the method at least part of the gas flow with carbon particles accommodated therein is detected by means of at least one microwave sensor .
  • at least one measurement signal characterizing the concentration of the carbon particles is provided by means of the microwave sensor.
  • an autocorrelation function of the measurement signal is determined. Furthermore, depending on the autocorrelation function, at least one distance value of a distance value of a location of the gas stream belonging to the concentration is determined by the microwave sensor.
  • the concentration of coal particles in the gas stream can at least be determined.
  • This concentration is present at a location of the gas flow or in the gas flow, wherein this point or its position relative to the gas flow and thus relative to the microwave sensor is initially or only at very great expense determined or can be determined.
  • the autocorrelation function of the measured signal are determined and, depending on the Autokor ⁇ relations function of the distance value.
  • the position of the point at which the at least one concentration is present is characterized by the distance value, ie by the distance of the point from the microwave sensor. Since the position of the microwave sensor is known relative to the channel or relative to the gas stream, can from the distance value of the position of the point at which the present least one Kon ⁇ concentration, relative to the channel or to the gas flow a total of easily calculated become.
  • a plurality of concentrations or corresponding concentration values of the carbon particles in the gas stream are detected or determined on the basis of the measurement signal, it being possible by determining the autocorrelation function of the measurement signal, respective distances or distance values from respective locations the respective concentrations are to be determined by the microwave sensor. In this way it is possible to determine the concentration distribution of the carbon particles in the gas stream and, as a consequence, to detect any inhomogeneities in the concentration distribution and thus in the distribution of the coal particles as a whole.
  • Such inhomogeneity of the concentration distribution exists, for example, when it is determined that a first concentration of the coal particles is located at a first location before ⁇ , wherein spaced at a first of the location second location is present a second concentration of the coal particles, and wherein the second concentration at the second position is substantially larger than the first concentration at the first position.
  • Kon ⁇ zentrationsvertechnik can appropriate countermeasures measures are taken to avoid such unwanted inhomogeneous ⁇ nticianen.
  • Using the method according to the invention is thus mög ⁇ Lich, not only the concentration of carbon particles to erfas ⁇ sen.
  • a spatial resolution can be easily created, so that the position or its position can be determined relative to the gas stream at which the concentration is present.
  • additional sensors are required and provided. Rather, data from means of the at least one micro-wave sensor can be used carried out reflection and transmission ⁇ measurements.
  • the invention is based on the recognition that in the gas stream ⁇ which is for example an air stream, many single coal dust particles are added, which have a series of statistical properties. These statistical properties are for example the grain size or the particles ⁇ size, the particle size distribution or the particle distribution, particle shape, particle material properties such as ash content and / or humidity etc., the particle position at a given time and the particle velocity.
  • the carbon particles as such can only be identified individually in the measurement signal in exceptional cases because their size and reflection strength are too weak, the entirety of the carbon particles can still be seen in the measurement signal.
  • the corre ⁇ sponding measurement signal thus carries numerous properties of statistical noise. However, these statistical properties carry additional information whose evaluation is possible and which takes place in the context of the method according to the invention by determining the autocorrelation function.
  • the method further based on the idea that a one ⁇ of individual carbon particles, although, as such, can not be seen in statis ⁇ -Nazi measurement signal, while still delivering a signal contribution to the measuring signal that can be hen as deterministic angese-, especially if the trajectory and Reflectivity of the coal particle are known.
  • ⁇ has the signal contribution of this single coal particle ei ⁇ ne autocorrelation function that is different from zero time as long as the coal particles is detected rowellensensor time by Mik.
  • the car ⁇ correlation function of each coal particle is so long at different times of zero as the coal particles in the detection range of the microwave sensor is located or as long as the passage of the carbon particle lasts through the field and the detection range of the microwave sensor.
  • the microwave sensor is operated monofrequently.
  • the method can be carried out with a particularly simple and therefore inexpensive microwave sensor, which is preferably operated in an at least substantially continuous, monofrequency operation.
  • a microwave sensor for example, a Doppler sensor can be used.
  • At least one position value which characterizes a position of the Stel ⁇ le relative to the channel determined in dependence on the distance value.
  • a further embodiment is characterized in that at least the part of the gas flow detected by means of at least a second microwave sensor having received therein the coal particles and at least one, the concentration of coal particles characterizing, second measurement signal representsconcege ⁇ is. Furthermore, a second autocorrelation function of the second measurement signal. In addition, it is determined in Ab ⁇ dependence on the determined second autocorrelation function of at least a distance belonging to the condensing point of the gas stream from the second microwave sensor characterizing, second distance value.
  • the second sensor By using the second sensor, it is thus mög ⁇ Lich, to calculate the second distance value and to compare this with the first distance value. This allows any measurement errors to be compensated. As a result, it is mög ⁇ Lich to detect the concentration distribution of the coal particles in the gas stream particularly precise.
  • a plurality of microwave sensors for example along a circumference of a tube delimiting the channel, it is possible to obtain a plurality of sensor information from at least partially overlapping measurement areas. In other words, respective detection ranges of the microwave sensors overlap.
  • Evaluate transmission information between the microwave sensors For example, when a carbon particle is applied to a carbon particle emitted from the first microwave sensor, so that the signal is scattered to form scattered signals, and reach the scattered one Signals a different from the first microwave sensor, the second microwave sensor and / or third microwave sensor and the scattered signals by means of the second
  • the position value is determined as a function of the distance values.
  • the position value are both considered ⁇ distance values to determine, so that the position value can be calculated precisely ⁇ especially ge.
  • Another possibility of signal evaluation is to determine a cross-correlation function of the measurement signals of the microwave sensors.
  • Use of cross-correlations and cross-correlation functions can be, for example, an imaging measuring methods of the cross section of the channel illustrate ⁇ .
  • two rows of respec ⁇ gen microwave sensors can be provided in each case a linear arrangement, which measure at an angle to each other in the same volume of the gas stream.
  • the microwave sensors are so aligned that respective central axes of the respective Messbe ⁇ rich the microwave sensors enclose an angle with each other, wherein the measuring ranges can detect the Mikrowellensenso a ⁇ ren common area of the gas stream.
  • the cross-correlations of the microwave sensors from a first of the rows and the second row are examined, it can be established that the cross-correlations or cross-correlation functions assume a value different from zero, for example in the presence of a strand in the overlapping area of the respective detection areas of the microwave sensors, while the cross-correlation functions other cross-cor- relations are at least substantially zero.
  • the position of the strand of carbon particles and thus their concentration or density in a particularly exact thanksi ⁇ Sieren to detect particularly well in the sequence any inhomogeneities.
  • the evaluation of the cross-correlations is possible even if the microwave sensors or their respective central axes are not arranged at right angles or as a linear arrangement, but are mounted, for example, on the circumference of a tube delimiting the channel.
  • An important role for this type of evaluation is a suitably provided overlapping or overlapping of the respective detection ranges of the microwave sensors, wherein the detection ranges are also referred to as GE fields of view of the microwave sensors.
  • microwave sensors must be ⁇ exaggerated this incoherent be or the relative position of the respective frequencies of the microwave sensors must be known.
  • a second microwave sensor arranged offset in the circumferential direction of the channel and / or in the flow direction of the gas flow through the channel to the first microwave sensor is used as the second microwave sensor.
  • a second aspect of the invention relates to a device for determining at least one concentration of carbon particles in a gas stream flowing through a channel, comprising at least one microwave sensor for detecting at least part of the gas stream with carbon particles received therein and for providing at least one measurement signal characterizing the concentration of the carbon particles.
  • the Vorrich ⁇ processing further comprises means coupled to said microwave sensor evaluation unit which is adapted to a Autokorrela ⁇ tion function of the measurement signal and in dependence of the autocorrelation function at least a distance of one belonging to the Kon ⁇ concentration point of the gas stream characterizing the microwave sensor to detect distance value ,
  • the device is designed to carry out the method according to the invention.
  • Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
  • the inventive device allows not only the He ⁇ averaging the concentration but also the determination of a position of the point at which the concentration is present, relative to the gas stream or to the channel as a whole. As a result, the concentration distribution of the carbon particles and any inhomogeneities in the concentration distribution can be determined in a particularly simple, time-consuming and cost-effective manner.
  • the device comprises at least one microwave sensor for providing a measurement signal and an evaluation unit, which is designed to at least an au ⁇ tokorrelationsfunktion of the measurement signal and in dependence on the autocorrelation function a distance value characterizing a distance of a location belonging to the concentration of the gas stream from the microwave sensor.
  • the figure shows a schematic cross-sectional view of a channel element in the form of a tube 10 with an at least substantially circular and in the circumferential direction of the tube 10 is completely closed hollow cross-section, which a
  • Channel 12 forms.
  • the channel 12 is bounded by the tube 10.
  • the tube 10 is, for example, a component of an internal combustion engine, which has at least one combustion chamber having. In this combustion chamber, a combustion process takes place. This combustion process are guided carbon particles 14 to ⁇ , which are incorporated in a gas stream in the form of an air stream and introduced by means of the air flow in the combustion chamber. Upstream of the combustion chamber flows through the air flow with the carbon particles 14 received therein the channel 12, as can be seen from the figure.
  • an apparatus for carrying out a method for determining at least one concentration of the coal particles 14 in the air stream.
  • the device 16 comprises at least two microwave sensors 18, 20, which are arranged on a channel 12 delimiting, inner peripheral side surface 22 of the tube 10 in the channel 12.
  • the pre ⁇ device 16 also comprises an evaluation unit 24, with which the microwave sensors 18, 20 are connected.
  • For detecting the concentration of 18, 20 radiate the microwave sensors in a respective detection region 26, 28 of microwave energy, said microwave - as the basis of the detection areas 26, 28 can be seen - irradiated into the channel 12 and thus into the air ⁇ stream with the carbon particles 14 become.
  • the microwave sensors 18, 20 to each other arranged in the circumferential direction of the channel 12 and thus of the pipe offset so that the detection areas 26, 28 and respective central axes of the detecting regions 26, 28 include an angle with each other ⁇ .
  • the detection regions 26, 28 overlap one another in an overlapping region 30.
  • the microwave sensors 18, 20 provide a respective measurement signal characterizing the concentration of the carbon particles, at least in the respective detection region 26, 28.
  • a respective measurement signal characterizing the concentration of the carbon particles is the concentration of carbon particles 14 in the respective measurement area 26, the 28th Since the detection areas 26, 28 in the overlapping area 30 counter each other Overlap tig, information about the concentration of the carbon particles 14 in the overlap ⁇ area 30 are provided both by means of the microwave sensor 18 and by means of the microwave sensor 20.
  • both the measuring signal of the microwave sensor 18 and the measuring ⁇ signal of the microwave sensor 20 includes a respective information on the concentration of the carbon particles 14 in the overlap ⁇ area 30, so that both as a function of the measurement signal of the microwave sensor 18 and a function of the measurement signal of the microwave sensor 20, the concentration of the carbon particles 14 in the overlapping region 30 can be determined.
  • concentrations and measurement signals can be compared with each other, so that any measurement errors can be compensated.
  • a concentration of the carbon particles 14 at egg ⁇ ner site may in the overlapping region 30 based on the measurement signal of micro wave ⁇ lens sensor 18 are determined, the concentration of the carbon particles 14 may be determined at this point based on the measurement signal of the microwave sensor 20, because the detection areas 26, 28 overlap each other.
  • this position ie the position of this point ⁇ ser, for example, relative to the tube 20 is not yet known.
  • a first autocorrelation function of the measuring signal of the microwave sensor is determined 18, wherein a first distance value is determined in dependence on the first auto-correlation function which characterizes the distance of the point at which the Kon ⁇ concentration is present, from the microwave sensor 18th
  • a second autocorrelation function of the measurement signal of the microwave sensor 20 is determined.
  • a second distance value is determined which characterizes the distance of the opinion le at which the concentration is present from the microwave sensor 20th.
  • the distance of the location of both the microwave sensor 18 and the microwave sensor 20 can be determined.
  • the position of the position relative to the channel 12 and the tube 10 can be calculated.
  • Another possibility of signal evaluation is to calculate and evaluate cross-correlations or cross-correlation functions between the microwave sensors 18, 20 and their measurement signals.
  • cross-correlations for example, an imaging measuring method of the cross section of the tube 10 can be represented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln (14) in einem einen Kanal (12) durchströmenden Gasstrom, bei welchem mittels wenigstens eines Mikrowellensensor (18) zumindest ein Teil des Gasstroms mit darin aufgenommenen Kohlepartikeln (14) erfasst und wenigstens ein die Konzentration der Kohlepartikel (14) charakterisierendes Messsignal bereitgestellt wird, wobei eine Autokorrelationsfunktion des Messsignals und in Abhängigkeit von der Autokorrelationsfunktion zumindest ein einen Abstand einer zur Konzentration gehörenden Stelle des Gasstroms vom Mikrowellensensor (18) charakterisierender Abstandswert ermittelt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln in einem Gasstrom
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln in einem Gasstrom. Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung können beispielsweise bei Verbrennungsmaschinen und Verbrennungssyste¬ men der Energietechnik zum Einsatz kommen und der Überwachung und Kontrolle eines Verbrennungsprozesses in der Verbren¬ nungsmaschine bzw. im Verbrennungssystem dienen. Im Rahmen des Verbrennungsprozesses werden Kohlepartikel in wenigstens einem Brennraum verbrannt. Zur Realisierung eines optimalen bzw. insbesondere hinsichtlich der Entstehung von Schadstoffen vorteilhaften Verbrennungsprozesses spielt eine möglichst gute Homogenität der Massekonzentration der Kohlepartikel, die über die Zeit dem Brennraum zugeführt werden, eine wichtige Rolle.
Die Kohlepartikel werden dem Brennraum beispielsweise mittels eines Gasstroms, insbesondere eines Luftstroms, zugeführt, in welchem die Kohlepartikel aufgenommen sind. Inhomogenitäten der Massekonzentration in dem Gasstrom können dabei durch unterschiedliche mechanische und strömungsdynamische Effekte auftreten und äußern sich beispielsweise in lokal innerhalb einer Flussröhre des Gasstroms erhöhten Staubkonzentrationen der Kohlepartikel. Solche Inhomogenitäten hinsichtlich der Verteilung der Massekonzentration der Kohlepartikel in dem Gasstrom sind unerwünscht und sollten erkannt werden, so dass beispielsweise in der Folge Gegenmaßnahmen getroffen werden können, um derartige Inhomogenitäten zu vermeiden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln in einem Gasstrom zu schaffen, mittels welchen Inhomogenitäten der Verteilung bzw. der Konzentrationsverteilung der Kohlepartikel zumindest in einem Teil des Gasstroms auf besonders einfache Weise erfasst wer¬ den können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merk¬ malen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal¬ tungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln in einem einen Kanal durchströmenden Gasstrom. Bei dem Ver- fahren wird mittels wenigstens eines Mikrowellensensors zu¬ mindest ein Teil des Gasstroms mit darin aufgenommenen Kohl¬ partikeln erfasst. Ferner wird mittels des Mikrowellensensors wenigstens ein die Konzentration der Kohlpartikel charakterisierendes Messsignal bereitgestellt.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Autokorrelationsfunktion des Messsignals ermittelt. Ferner wird in Abhängigkeit von der Autokorrelationsfunktion zumindest ein einen Abstand einer zur Konzentration gehörenden Stelle des Gasstroms vom Mikrowellensensor charakterisierender Abstandswert ermittelt.
Mit anderen Worten kann anhand des Messsignals wenigstens ei¬ ne Konzentration von Kohlepartikeln im Gasstrom ermittelt werden. Diese Konzentration liegt dabei an einer Stelle des Gasstroms bzw. im Gasstrom vor, wobei diese Stelle bzw. ihre Position relativ zum Gasstrom und somit relativ zum Mikrowellensensor zunächst nicht oder nur unter sehr hohem Aufwand ermittelt ist bzw. ermittelt werden kann. Um nun die wenigs- tens eine Konzentration der Stelle im Gasstrom relativ zum Mikrowellensensor zuzuordnen, werden die Autokorrelationsfunktion des Messsignals und in Abhängigkeit von der Autokor¬ relationsfunktion der Abstandswert ermittelt. So ist es mög- lieh, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise die Position der Stelle, an der die wenigstens eine Konzentration vorliegt, relativ zum Mikrowellensensor und somit relativ zum Gasstrom zu ermitteln, um in der Folge auf besonders einfache Weise Rückschlüsse auf die Konzentrationsverteilung der Kohlepartikel zumindest in dem Teil des Gasstroms zu ziehen. Die Position der Stelle, an der die wenigstens eine Konzentration vorliegt, wird dabei durch den Abstandswert, d.h. durch den Abstand der Stelle vom Mikrowellensensor charakterisiert. Da die Position des Mikrowellensensors relativ zum Kanal bzw. relativ zum Gasstrom bekannt ist, kann aus dem Abstandswert auch die Position der Stelle, an der die wenigstens eine Kon¬ zentration vorliegt, relativ zum Kanal bzw. zum Gasstrom ins- gesamt auf einfache Weise berechnet werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass anhand des Messsignals mehrere Konzentrationen bzw. zugehörige Konzentrationswerte der Kohlepartikel im Gasstrom anhand des Messsignals erfasst bzw. ermittelt werden, wobei es durch die Ermittlung der Autokorrelationsfunktion des Messsignals möglich ist, jeweilige Abstände bzw. Abstandswerte von jeweiligen Stellen, an denen die jeweiligen Konzentrationen vorliegen, vom Mikrowellensensor zu ermitteln. Auf diese Weise ist es möglich, die Kon- zentrationsverteilung der Kohlepartikel im Gasstrom zu ermitteln und in der Folge etwaige Inhomogenitäten der Konzentrationsverteilung und somit der Verteilung der Kohlepartikel insgesamt zu erfassen. Eine solche Inhomogenität der Konzentrationsverteilung liegt beispielsweise dann vor, wenn ermittelt wird, dass an einer ersten Stelle eine erste Konzentration der Kohlepartikel vor¬ liegt, wobei an einer von der ersten Stelle beabstandeten, zweiten Stelle eine zweite Konzentration der Kohlepartikel vorliegt und wobei die zweite Konzentration an der zweiten Stelle wesentlich größer ist als die erste Konzentration an der ersten Stelle. Wird eine solche Inhomogenität der Kon¬ zentrationsverteilung erfasst, so können entsprechende Gegen- maßnahmen eingeleitet werden, um solch unerwünschte Inhomoge¬ nitäten zu vermeiden. Beispielsweise ist es möglich, den Gasstrom hinsichtlich seiner Strömung zu beeinflussen, um eine zumindest im Wesentlichen homogene Verteilung der Kohleparti- kel im Gasstrom zu bewirken.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit mög¬ lich, nicht nur die Konzentration der Kohlepartikel zu erfas¬ sen. Darüber hinaus kann eine räumliche Auflösungsfähigkeit auf einfache Weise geschaffen werden, so dass auch die Stelle bzw. ihre Position relativ zum Gasstrom ermittelt werden kann, an der die Konzentration vorliegt. Dazu sind keine auf¬ wändigen, zusätzlichen Sensoren erforderlich und vorgesehen. Vielmehr können Daten von mittels des wenigstens einen Mikro- wellensensors durchgeführten Reflektions- und Transmissions¬ messungen genutzt werden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in dem Gas¬ strom, welcher beispielsweise ein Luftstrom ist, zahlreiche einzelne Kohlestaubpartikel aufgenommen sind, die eine Reihe statistischer Eigenschaften haben. Diese statistischen Eigenschaften sind beispielsweise die Korngröße bzw. die Partikel¬ größe, die Kornverteilung bzw. die Partikelverteilung, die Partikelform, Partikelmaterialeigenschaften wie beispielswei- se Aschegehalt und/oder Feuchte etc., die Partikelposition zu einem gegebenen Zeitpunkt sowie die Partikelgeschwindigkeit.
Obwohl die Kohlepartikel als solche nur in Ausnahmefällen einzeln im Messsignal zu erkennen sind, weil ihre Größe und Reflektionsstärke zu schwach sind, ist dennoch die Gesamtheit der Kohlepartikel im Messsignal zu beobachten. Das entspre¬ chende Messsignal trägt somit zahlreiche Eigenschaften von statistischem Rauschen. Diese statistischen Eigenschaften tragen aber zusätzliche Informationen, deren Auswertung mög- lieh ist und im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Ermittlung der Autokorrelationsfunktion erfolgt. Dem Verfahren liegt ferner die Idee zugrunde, dass ein ein¬ zelner Kohlepartikel, obwohl er als solcher nicht im statis¬ tischen Messsignal erkennbar ist, trotzdem einen Signalbeitrag zum Messsignal liefert, der als deterministisch angese- hen werden kann, insbesondere, wenn die Flugbahn und Reflek- tivität des Kohlepartikels bekannt sind. Unter diesen Umstän¬ den hat der Signalbeitrag dieses einzelnen Kohlepartikels ei¬ ne Autokorrelationsfunktion, die zeitlich so lange von null unterschiedlich ist, wie der Kohlepartikel zeitlich vom Mik- rowellensensor erfasst wird. Mit anderen Worten ist die Auto¬ korrelationsfunktion des einzelnen Kohlepartikels so lange zeitlich unterschiedlich von null, wie sich der Kohlepartikel im Erfassungsbereich des Mikrowellensensors befindet bzw. so lange der Durchtritt des Kohlepartikels durch das Sichtfeld bzw. den Erfassungsbereich des Mikrowellensensors andauert.
Dies bedeutet auch, dass vom Mikrowellensensor weit entfernte Kohlepartikel aufgrund der sogenannten Strahlaufweitung des vom Mikrowellensensor ausgesendeten Mikrowellensignals ent- sprechend länger benötigen, um durch den Erfassungsbereich des Mikrowellensensors hindurch zu treten, als demgegenüber näher am Mikrowellensensor durch dessen Erfassungsbereich hindurchtretende Kohlepartikel. Daher weisen die vom Mikro¬ wellensensor weiter entfernt durch den Erfassungsbereich hin- durchtretenden Kohlepartikel eine zeitlich gesehen ausgedehntere Autokorrelationsfunktion auf als die näher am Mikrowellensensor durch dessen Erfassungsbereich hindurchtretenden Kohlepartikel . Diese Eigenschaft des einzelnen Kohlepartikels überträgt sich nun auf die Autokorrelationsfunktion des realen, aus der Überlagerung der Vielzahl an Kohlepartikeln bestehenden Szenarios bzw. Messsignals. Während die untermittelbar gemesse¬ nen Informationen des Mikrowellensensors einen rauschähnli- chen Charakter aufweisen, zeigt sich, dass Strähnen aus Kohlepartikeln, die besonders nah bzw. unmittelbar vor dem Mikrowellensensor vorbeiziehen, eine zeitlich relativ kurze Autokorrelationsfunktion aufweisen, wobei demgegenüber weiter vom Mikrowellensensor entfernte Strähnen aus Kohlepartikeln eine zeitlich länger ausgedehntere Autokorrelationsfunktion aufweisen . Auf Grundlage dieser Erkenntnisse ist es nun möglich, durch die Autokorrelationsfunktion unterschiedlich weit vom Mikrowellensensor beabstandete Strähnen aus Kohlepartikel und de¬ ren Konzentration zu erfassen, um somit etwaige Inhomogenitä¬ ten hinsichtlich der Konzentration der Kohlepartikel im Gas- ström erfassen zu können.
Zur Realisierung einer besonders kostengünstigen Durchführung des Verfahrens, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Mikrowellensensor monofrequent be- trieben wird. Hierdurch kann das Verfahren mit einem besonders einfachen und somit kostengünstigen Mikrowellensensor durchgeführt werden, welcher vorzugsweise in einem zumindest im Wesentlichen kontinuierlichen, monofrequenten Betrieb betrieben wird. Als Mikrowellensensor kann beispielsweise ein Dopplersensor verwendet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens ein Positionswert, welcher eine Position der Stel¬ le relativ zu dem Kanal charakterisiert, in Abhängigkeit von dem Abstandswert ermittelt. Wie bereits angedeutet, ist es dadurch möglich, anhand des Abstandswerts die Position der Stelle, an der die wenigstens eine Konzentration vorliegt, in Relation zum Kanal bzw. zum Gasstrom insgesamt zu ermitteln. Dadurch können die Konzentrationsverteilungen etwaige Inhomo- genitäten der Konzentrationsverteilung besonders präzise ermittelt werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass mittels wenigstens eines zweiten Mikrowellensensors zumindest der Teil des Gasstroms mit den darin aufgenommenen Kohlepartikeln erfasst und wenigstens ein die Konzentration der Kohlepartikel charakterisierendes, zweites Messsignal bereitge¬ stellt wird. Ferner wird eine zweite Autokorrelationsfunktion des zweiten Messsignals ermittelt. Darüber hinaus wird in Ab¬ hängigkeit von der ermittelten, zweiten Autokorrelationsfunktion zumindest ein einen Abstand der zur Konzentration gehörenden Stelle des Gasstroms vom zweiten Mikrowellensensor charakterisierender, zweiter Abstandswert ermittelt.
Durch die Verwendung des zweiten Sensors ist es somit mög¬ lich, den zweiten Abstandswert zu berechnen und diesen mit dem ersten Abstandswert zu vergleichen. Dadurch können etwai- ge Messfehler kompensiert werden. In der Folge ist es mög¬ lich, die Konzentrationsverteilung der Kohlepartikel im Gasstrom besonders präzise zu erfassen. Durch die entsprechende Verwendung und Anordnung mehrerer Mikrowellensensoren, beispielsweise entlang eines Umfangs eines den Kanal begrenzen- den Rohres, lassen sich mehrere Sensorinformationen von zumindest teilweise überlappenden Messgebieten erhalten. Mit anderen Worten überlappen sich jeweilige Erfassungsbereiche der Mikrowellensensoren. Somit ist es möglich, den überlappenden Bereich sowohl mittels des ersten Sensors als auch mittels des zweiten Sensors zu erfassen, entsprechende Daten über den überlappenden Bereich zu ermitteln und diese Daten dann zu vergleichen, um beispielsweise Messfehler zu kompensieren. Durch geeignete Verrechnung der individuellen Sensorinformationen sind tomographisch wirkende Auswerteverfahren darstellbar. Dadurch ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der ge¬ wonnenen Konzentration- bzw. Dichteverteilung innerhalb des Kanals zu steigern.
Durch eine Verwendung von Mikrowellensensoren, deren Mikrowellenquellen mit bekannten Frequenz- und Phasenbeziehungen zueinander betrieben werden, lassen sich zudem auch die
Transmissionsinformationen zwischen den Mikrowellensensoren auswerten. Wird beispielsweise ein Kohlepartikel mit einem vom ersten Mikrowellensensor ausgestrahlten Signal (Mikrowellen) beaufschlagt, so dass das Signal gestreut wird, so dass gestreute Signale entstehen, und erreichen die gestreuten Signale einen vom ersten Mikrowellensensor unterschiedlichen, zweiten Mikrowellensensor und/oder dritten Mikrowellensensor und können die gestreuten Signale mittels des zweiten
und/oder dritten Sensors erfasst werden, so erhöht sich damit im Vergleich zur Verwendung lediglich eines Sensors der zur Auswertung verwendbare Informationsgehalt der Gesamtmessung.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Positionswert in Abhängig- keit von den Abstandswerten ermittelt wird. Mit anderen Worten werden zur Ermittlung des Positionswerts beide Abstands¬ werte berücksichtigt, so dass der Positionswert besonders ge¬ nau berechnet werden kann.
Eine weitere Möglichkeit der Signalauswertung besteht darin, eine Kreuzkorrelationsfunktion der Messsignale der Mikrowellensensoren zu ermitteln. Mit anderen Worten ist es möglich, Kreuzkorrelationen zwischen den Mikrowellensensoren zu berechnen und auszuwerten. Mithilfe von Kreuzkorrelationen bzw. Kreuzkorrelationsfunktionen lässt sich beispielsweise ein bildgebendes Messverfahren des Querschnitts des Kanals dar¬ stellen. Dazu können beispielsweise zwei Reihen mit jeweili¬ gen Mikrowellensensoren in jeweils linearer Anordnung vorgesehen werden, welche unter einem Winkel zueinander in das gleiche Volumen des Gasstroms hineinmessen. Mit anderen Worten werden die Mikrowellensensoren derart zueinander ausgerichtet, dass jeweilige Mittelachsen von jeweiligen Messbe¬ reichen der Mikrowellensensoren einen Winkel miteinander einschließen, wobei die Messbereiche einen den Mikrowellensenso¬ ren gemeinsamen Bereich des Gasstroms erfassen können.
Werden nun die Kreuzkorrelationen der Mikrowellensensoren aus einer ersten der Reihen und der zweiten Reihe untersucht, so kann festgestellt werden, dass die Kreuzkorrelationen bzw. die Kreuzkorrelationsfunktionen beispielsweise bei Anwesenheit einer Strähne im Überlappungsbereich der jeweiligen Erfassungsbereiche der Mikrowellensensoren einen von null unterschiedlichen Wert annehmen, während die übrigen Kreuzkor- relationen zumindest im Wesentlichen null sind. So ist es möglich, die Position der Strähne aus Kohlepartikeln und somit deren Konzentration bzw. Dichte besonders exakt lokali¬ sieren zu können, um in der Folge etwaige Inhomogenitäten be- sonders gut erfassen zu können.
Das Auswerten der Kreuzkorrelationen ist auch dann möglich, wenn die Mikrowellensensoren bzw. ihre jeweiligen Mittelachsen nicht rechtwinklig oder als lineare Anordnung angeordnet sind, sondern beispielsweise auf dem Umfang eines den Kanal begrenzenden Rohres angebracht sind. Eine wichtige Rolle für diese Auswerteart ist eine geeignet vorgesehene Überdeckung bzw. Überlappung der jeweiligen Erfassungsbereiche der Mikrowellensensoren, wobei die Erfassungsbereiche auch als Ge- Sichtsfelder der Mikrowellensensoren bezeichnet werden.
Ein großer Vorteil der kreuzkorrelationsbasierten Auswertung ist, dass die Mikrowellensensoren hierzu nicht kohärent be¬ trieben werden müssen oder die Relativlage von jeweiligen Frequenzen der Mikrowellensensoren bekannt sein muss. Das
Verfahren kann somit besonders einfach durchgeführt werden.
Durch die Verwendung der Information über die Position der wenigstens einen Konzentration lässt sich das Messsignal bei- spielsweise in Form eines Massenstromsignals dergestalt be¬ werten, dass ein Massenstrommessfehler, der auf der Anwesenheit der Strähne aus Kohlepartikeln beruht, korrigiert bzw. kompensiert werden kann. Im Rahmen des Verfahrens werden statistische Eigenschaften des wenigstens einen Messsignals zur Bestimmung des bei¬ spielsweise radialen Abstands der wenigstens einen Konzentra¬ tion vom Mikrowellensensor auswertet. Ein Vorteil dabei ist, dass somit eine Entfernungsauflösung von Mikrowellensensoren einfach realisiert werden kann. Im Gegensatz zu FMCW- oder Pulsverfahren (FMCW - Frequency-modulated continuous-wave) kann die Entfernungsauflösung mit einem nur geringen Schaltungsaufwand und einem nur geringen systemtechnischen Aufwand realisiert werden. Jedoch ist es ohne weiteres möglich, das Verfahren auch mit Puls- oder FMCW-Verfahren zu kombinieren, um die Konzentrationsverteilung auf einfache und schnelle Weise besonders präzise erfassen zu können.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als der zweite Mikrowellensensor ein in Umfangsrichtung des Kanals und/oder in Strömungsrichtung des Gasstroms durch den Kanal zum ersten Mikrowellensensor versetzt angeordneter, zweiter Mikrowellensensor verwendet. Hierdurch kann eine besonders hohe Präzision hinsichtlich der Erfassung der Konzentrationsverteilung realisiert werden.
Die Wahl des Frequenzbereichs des wenigstens einen Mikrowel- lensensors ist völlig frei. Zu erwarten ist jedoch, dass sich durch höhere Frequenzen eine höhere Messauflösung und ein verbessertes Verhältnis des Messsignals zu Signalrauschen re¬ alisieren lassen. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln in einem einen Kanal durchströmenden Gasstrom, mit wenigstens einem Mikrowellensensor zum Erfassen zumindest eines Teils des Gasstroms mit darin aufgenommenen Kohlepartikeln und zum Bereitstellen wenigstens eines die Konzentration der Kohlepartikel charakterisierenden Messsignals. Die Vorrich¬ tung umfasst ferner eine mit dem Mikrowellensensor gekoppelte Auswerteeinheit, welche dazu ausgelegt ist, eine Autokorrela¬ tionsfunktion des Messsignals und in Abhängigkeit von der Au- tokorrelationsfunktion zumindest einen Abstand einer zur Kon¬ zentration gehörenden Stelle des Gasstroms vom Mikrowellensensor charakterisierenden Abstandswert zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Vorteilhafte Ausgestal- tungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht nicht nur die Er¬ mittlung der Konzentration, sondern auch die Ermittlung einer Position der Stelle, an der die Konzentration vorliegt, relativ zum Gasstrom bzw. zum Kanal insgesamt. Dadurch können die Konzentrationsverteilung der Kohlepartikel sowie etwaige Inhomogenitäten der Konzentrationsverteilung auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise ermittelt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vor¬ stehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmals¬ kombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschrei¬ bung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merk- male und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische
Ansicht einer Vorrichtung zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln in einem einen Kanal durchströmenden Gasstrom, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Mikrowellensensor zum Bereitstellen eines Messsignals und eine Auswerteeinheit umfasst, welche dazu ausgelegt ist, eine Au¬ tokorrelationsfunktion des Messsignals und in Abhängigkeit von der Autokorrelationsfunktion zumindest einen einen Abstand einer zur Konzentration gehörenden Stelle des Gasstroms vom Mikrowellensensor charakterisierenden Abstandswert zu er- mittein.
Die Figur zeigt in einer schematischen Querschnittsansicht ein Kanalelement in Form eines Rohres 10 mit einem zumindest im Wesentlichen kreisrunden und in Umfangsrichtung des Rohres 10 vollständig geschlossenen Hohlquerschnitt, welcher einen
Kanal 12 bildet. Mit anderen Worten ist durch das Rohr 10 der Kanal 12 begrenzt. Das Rohr 10 ist beispielsweise ein Bauteil einer Verbrennungsmaschine, welche wenigstens einen Brennraum aufweist. In diesem Brennraum findet ein Verbrennungsprozess statt. Diesem Verbrennungsprozess werden Kohlepartikel 14 zu¬ geführt, welche in einem Gasstrom in Form eines Luftstroms aufgenommen sind und mittels des Luftstroms in den Brennraum eingeleitet werden. Stromauf des Brennraums durchströmt der Luftstrom mit den darin aufgenommenen Kohlepartikeln 14 den Kanal 12, wie es aus der Figur zu erkennen ist.
Um etwaige Inhomogenitäten der Konzentrationsverteilung der Kohlepartikel 14 im Luftstrom zu ermitteln, ist eine im Ganzen mit 16 bezeichnete Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration der Kohlepartikel 14 in dem Luftstrom vorgesehen. Die Vorrichtung 16 umfasst wenigstens zwei Mikrowellensensoren 18, 20, welche an einer den Kanal 12 begrenzenden, innenumfangsseitigen Mantelfläche 22 des Rohres 10 im Kanal 12 angeordnet sind. Die Vor¬ richtung 16 umfasst auch eine Auswerteeinheit 24, mit welcher die Mikrowellensensoren 18, 20 verbunden sind. Zum Erfassen der Konzentration strahlen die Mikrowellensensoren 18, 20 in einem jeweiligen Erfassungsbereich 26, 28 Mikrowellen aus, wobei diese Mikrowellen - wie anhand der Erfassungsbereiche 26, 28 erkennbar ist - in den Kanal 12 und somit in den Luft¬ strom mit den Kohlepartikeln 14 eingestrahlt werden. Vorliegend sind die Mikrowellensensoren 18, 20 in Umfangsrichtung des Kanals 12 und somit des Rohres versetzt zueinander derart angeordnet, dass die Erfassungsbereiche 26, 28 bzw. jeweilige Mittelachsen der Erfassungsbereiche 26, 28 einen Winkel mit¬ einander einschließen. Dadurch überlappen sich die Erfassungsbereiche 26, 28 gegenseitig in einem Überlappungsbereich 30.
Die Mikrowellensensoren 18, 20 stellen dabei ein jeweiliges, die Konzentration der Kohlepartikel zumindest im jeweiligen Erfassungsbereich 26, 28 charakterisierendes Messsignal be- reit. Mit anderen Worten ist es möglich, anhand des jeweili¬ gen Messsignals die jeweilige Konzentration der Kohlepartikel 14 im jeweiligen Messbereich 26, 28 zu ermitteln. Da sich die Erfassungsbereiche 26, 28 im Überlappungsbereich 30 gegensei- tig überlappen, werden sowohl mittels des Mikrowellensensors 18 als auch mittels des Mikrowellensensors 20 Informationen über die Konzentration der Kohlepartikel 14 im Überlappungs¬ bereich 30 bereitgestellt. Mit anderen Worten enthält sowohl das Messsignal des Mikrowellensensors 18 als auch das Mess¬ signal des Mikrowellensensors 20 eine jeweilige Information über die Konzentration der Kohlepartikel 14 im Überlappungs¬ bereich 30, so dass sowohl in Abhängigkeit von dem Messsignal des Mikrowellensensors 18 als auch in Abhängigkeit von dem Messsignal des Mikrowellensensors 20 die Konzentration der Kohlepartikel 14 im Überlappungsbereich 30 ermittelt werden kann. Diese ermittelten Konzentrationen und Messsignale können miteinander verglichen werden, so dass etwaige Messfehler kompensiert werden können.
Dies bedeutet also, dass anhand des Messsignals des Mikrowel¬ lensensors 18 eine Konzentration der Kohlepartikel 14 an ei¬ ner Stelle im Überlappungsbereich 30 ermittelt werden kann, wobei auch anhand des Messsignals des Mikrowellensensors 20 die Konzentration der Kohlepartikel 14 an dieser Stelle ermittelt werden kann, da sich die Erfassungsbereiche 26, 28 gegenseitig überlappen. Diese Stelle, d.h. die Position die¬ ser Stelle beispielsweise relativ zum Rohr 20 ist jedoch noch nicht bekannt. Um die Position der Stelle besonders präzise und einfach erfassen bzw. ermitteln zu können, wird mittels der Auswerteeinheit 24 eine jeweilige Autokorrelationsfunkti¬ on der jeweiligen Messsignale und in Abhängigkeit von der je¬ weiligen Autokorrelationsfunktion zumindest ein jeweiliger, einen Abstand der zur Konzentration gehörenden Stelle des Luftstroms vom jeweiligen Mikrowellensensor 18, 20 charakterisierender Abstandswert ermittelt. Mit anderen Worten wird eine erste Autokorrelationsfunktion des Messsignals des Mikrowellensensors 18 ermittelt, wobei in Abhängigkeit von der ersten Autokorrelationsfunktion ein erster Abstandswert er- mittelt wird, welcher den Abstand der Stelle, an der die Kon¬ zentration vorliegt, vom Mikrowellensensor 18 charakterisiert . Entsprechend dazu wird eine zweite Autokorrelationsfunktion des Messsignals des Mikrowellensensors 20 ermittelt. In Ab¬ hängigkeit von der zweiten Autokorrelationsfunktion wird ein zweiter Abstandswert ermittelt, welcher den Abstand der Stel- le, an der die Konzentration vorliegt, vom Mikrowellensensor 20 charakterisiert. Somit kann der Abstand der Stelle sowohl vom Mikrowellensensor 18 als auch vom Mikrowellensensor 20 ermittelt werden. Aus diesen Abstandsinformationen kann schließlich die Position der Stelle relativ zum Kanal 12 bzw. zum Rohr 10 berechnet werden. Somit ist nicht nur die Kon¬ zentration der Kohlepartikel 14 an der Stelle, sondern auch die Position der Stelle bekannt. Auf diese Weise ist es bei¬ spielsweise möglich, die Konzentrationen an unterschiedlichen Stellen im Luftstrom sowie die jeweiligen Positionen dieser Stellen zu ermitteln. Auf diese Weise kann besonders einfach die Konzentrationsverteilung der Kohlepartikel 14 im Luftstrom ermittelt werden, so dass etwaige Inhomogenitäten der Konzentrationsverteilung erfasst werden können. Eine weitere Möglichkeit der Signalauswertung besteht darin, Kreuzkorrelationen bzw. Kreuzkorrelationsfunktionen zwischen den Mikrowellensensoren 18, 20 und deren Messsignale zu berechnen und auszuwerten. Mithilfe von derartigen Kreuzkorrelationen lässt sich beispielsweise ein bildgebendes Messver- fahren des Querschnitts des Rohrs 10 darstellen.
Durch das Bestimmen der Abstände mithilfe der Autokorrelati¬ onsfunktionen kann eine mikrowellenbasierte Kohlestaubmessung mit einer sehr hohen räumlichen Auflösungsfähigkeit auf ein- fache Weise, d.h. mit einem nur geringen Rechen- und Schaltungsaufwand realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln wenigstens einer Konzentration von Kohlepartikeln (14) in einem einen Kanal (12) durchströmenden Gasstrom, bei welchem mittels wenigstens eines Mikrowellensensor (18) zumindest ein Teil des Gasstroms mit darin aufge¬ nommenen Kohlepartikeln (14) erfasst und wenigstens ein die Konzentration der Kohlepartikel (14) charakterisierendes Messsignal bereitgestellt wird, wobei eine Autokorrelations- funktion des Messsignals und in Abhängigkeit von der Autokor¬ relationsfunktion zumindest ein einen Abstand einer zur Konzentration gehörenden Stelle des Gasstroms vom Mikrowellensensor (18) charakterisierender Abstandswert ermittelt werden .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Mikrowellensensor (18) monofrequent betrieben wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Positionswert, welcher eine Position der Stel¬ le relativ zu dem Kanal (12) charakterisiert, in Abhängigkeit von dem Abstandswert ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mittels wenigstens eines zweiten Mikrowellensensors (20) zu¬ mindest der Teil des Gasstroms mit den darin aufgenommenen Kohlepartikeln (14) erfasst und wenigstens ein die Konzentra¬ tion der Kohlepartikel charakterisierendes, zweites Messsig¬ nal bereitgestellt wird, wobei eine zweite Autokorrelations¬ funktion des zweiten Messsignals und in Abhängigkeit von der zweiten Autokorrelationsfunktion zumindest ein einen Abstand der zur Konzentration gehörenden Stelle des Gasstroms vom zweiten Mikrowellensensor (20) charakterisierender, zweiter Abstandswerts ermittelt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Positionswert in Abhängigkeit von den Abstandswerten ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kreuzkorrelationsfunktion der Messsignale der Mikrowellensensoren (18, 20) ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 in dessen Rückbezug auf Anspruch 5 oder über Anspruch 4 auf Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Positionswert in Abhängigkeit von der Kreuzkorrelations- funktion ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
als der zweite Mikrowellensensor (20) ein in Umfangsrichtung des Kanals und/oder in Strömungsrichtung des Gasstroms durch den Kanal (12) zum ersten Mikrowellensensor (18) versetzt angeordneter, zweiter Mikrowellensensor (20) verwendet wird.
9. Vorrichtung (16) zum Ermitteln wenigstens einer Konzentra- tion von Kohlepartikeln (14) in einem einen Kanal (12) durchströmenden Gasstrom, mit wenigstens einem Mikrowellensensor (18) zum Erfassen zumindest eines Teils des Gasstroms mit darin aufgenommenen Kohlepartikeln (14) und zum Bereitstellen wenigstens eines die Konzentration der Kohlepartikel (14) charakterisierenden Messsignals, und mit einer mit dem Mikro¬ wellensensor (18) gekoppelten Auswerteeinheit (24), welche dazu ausgelegt ist, eine Autokorrelationsfunktion des Mess¬ signals und in Abhängigkeit von der Autokorrelationsfunktion zumindest einen einen Abstand einer zur Konzentration gehö- renden Stelle des Gasstroms vom Mikrowellensensor (18) cha¬ rakterisierenden Abstandswert zu ermitteln.
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